JPH10137239A - 超音波骨評価装置 - Google Patents
超音波骨評価装置Info
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- JPH10137239A JPH10137239A JP8296883A JP29688396A JPH10137239A JP H10137239 A JPH10137239 A JP H10137239A JP 8296883 A JP8296883 A JP 8296883A JP 29688396 A JP29688396 A JP 29688396A JP H10137239 A JPH10137239 A JP H10137239A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一対の振動子ユニットによって被検体を挟ん
で超音波の送受波を行う骨評価装置において、振動子ユ
ニットを所定圧力で被検体に接合させた時の整合体のつ
ぶれ量を正確に求める。 【解決手段】 一対の振動子ユニット１０，１２の間に
既知の厚さＤを持った基準体１０２が挿入され、ユニッ
ト間距離を縮めることによってその基準体１０２が所定
圧力で挟まれる。この際、レーザ変位計３４によってユ
ニット間距離が計測され、その計測結果からＤを減算す
ることにより整合体２２ａ，２２ｂのつぶれ量（つぶれ
状態における厚さ）が演算される。被検体を一対の振動
子ユニット１０，１２に挟んで計測を行った後、その計
測結果及び上記のつぶれ量などを利用して、被検体中の
音速が演算される。
で超音波の送受波を行う骨評価装置において、振動子ユ
ニットを所定圧力で被検体に接合させた時の整合体のつ
ぶれ量を正確に求める。 【解決手段】 一対の振動子ユニット１０，１２の間に
既知の厚さＤを持った基準体１０２が挿入され、ユニッ
ト間距離を縮めることによってその基準体１０２が所定
圧力で挟まれる。この際、レーザ変位計３４によってユ
ニット間距離が計測され、その計測結果からＤを減算す
ることにより整合体２２ａ，２２ｂのつぶれ量（つぶれ
状態における厚さ）が演算される。被検体を一対の振動
子ユニット１０，１２に挟んで計測を行った後、その計
測結果及び上記のつぶれ量などを利用して、被検体中の
音速が演算される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
骨を評価する超音波骨評価装置に関する。
骨を評価する超音波骨評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波を被検体に透過させ、その被検体
中の超音波の音速などから被検体内の骨の評価を行う超
音波骨評価装置が普及しつつある。例えば、特開平８−
１７３４１９号公報には従来の超音波骨評価装置が開示
されている。
中の超音波の音速などから被検体内の骨の評価を行う超
音波骨評価装置が普及しつつある。例えば、特開平８−
１７３４１９号公報には従来の超音波骨評価装置が開示
されている。
【０００３】この従来装置は、一対の振動子ユニットを
含む。各ユニットは超音波の送受波を行う超音波振動子
とその超音波振動子の前面側に設けられた整合体とを有
し、ここで、その整合体は、弾性変形可能で内部が空洞
の膜カバーとその内部に充填された音響整合液体とで構
成される。すなわち、超音波振動子と被検体との間の超
音波伝搬特性を良好にするために、そのような整合体が
設けられる。そして、一対の振動子ユニットで被検体を
挟んで超音波の送受波を行う場合には、整合体による被
検体への押圧力が一定値に制御され、これによって、そ
の整合体の弾性変形量が常に一定になるように制御され
る。
含む。各ユニットは超音波の送受波を行う超音波振動子
とその超音波振動子の前面側に設けられた整合体とを有
し、ここで、その整合体は、弾性変形可能で内部が空洞
の膜カバーとその内部に充填された音響整合液体とで構
成される。すなわち、超音波振動子と被検体との間の超
音波伝搬特性を良好にするために、そのような整合体が
設けられる。そして、一対の振動子ユニットで被検体を
挟んで超音波の送受波を行う場合には、整合体による被
検体への押圧力が一定値に制御され、これによって、そ
の整合体の弾性変形量が常に一定になるように制御され
る。
【０００４】この従来装置においては、準備音速測定工
程と被検体音速測定工程が実行される。
程と被検体音速測定工程が実行される。
【０００５】前者の工程では、両振動子ユニットの整合
体同士を所定圧力で直接接触させた状態で超音波の送受
波が行われ、その際の伝搬時間及びユニット間距離（振
動子間距離）が取得される。ここで、ユニット間距離は
所定圧力下での２つの整合体のつぶれ量（厚み）に相当
するものである。また、そのユニット間距離と伝搬時間
から整合体中の超音波の音速が演算される。
体同士を所定圧力で直接接触させた状態で超音波の送受
波が行われ、その際の伝搬時間及びユニット間距離（振
動子間距離）が取得される。ここで、ユニット間距離は
所定圧力下での２つの整合体のつぶれ量（厚み）に相当
するものである。また、そのユニット間距離と伝搬時間
から整合体中の超音波の音速が演算される。
【０００６】後者の工程では、両振動子ユニット間に被
検体を挿入して所定圧力で挟んだ状態で超音波の送受波
が行われ、その際の伝搬時間及びユニット間距離が取得
される。そして、それらの計測結果及び先の工程の計測
結果・演算結果から、被検体中の超音波の音速が演算さ
れる。すなわち、最終的な演算結果から整合体による寄
与（誤差要因）を排除するために、あらかじめ整合材の
音速や所定圧力下での整合体の厚みが求められている。
検体を挿入して所定圧力で挟んだ状態で超音波の送受波
が行われ、その際の伝搬時間及びユニット間距離が取得
される。そして、それらの計測結果及び先の工程の計測
結果・演算結果から、被検体中の超音波の音速が演算さ
れる。すなわち、最終的な演算結果から整合体による寄
与（誤差要因）を排除するために、あらかじめ整合材の
音速や所定圧力下での整合体の厚みが求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置によれ
ば、比較的再現性かつ精度の良い計測が行える。しかし
ながら、上記準備音速測定工程において、弾性に富む整
合体同士を所定圧力下で接触した場合、その接触時の微
妙な圧力バランスが崩れると、同じ圧力下でもそれらの
つぶれ方が装置間で異なってしまうという問題が指摘さ
れている。すなわち、製造時の微小な位置決め誤差や経
時的な変化に起因して、両振動子ユニット間における中
心軸が平行移動したり、あるいは互いの向きが一致しな
かったりした場合、２つの整合体の接合面が斜めになっ
たり、わずかな部分が上下にはみ出たりする。よって、
その整合体同士を接合した場合と実際に被検体に整合体
を接触した場合とでは同じ圧力を加えても、整合体の厚
さに違いが出る可能性があり、ユニット間距離から整合
体の厚さを減算して被検体の厚さを求める際に、その被
検体の厚さについての誤差が増大し、その結果、その被
検体の厚さを利用して演算される音速の演算精度が低下
する可能性がある。
ば、比較的再現性かつ精度の良い計測が行える。しかし
ながら、上記準備音速測定工程において、弾性に富む整
合体同士を所定圧力下で接触した場合、その接触時の微
妙な圧力バランスが崩れると、同じ圧力下でもそれらの
つぶれ方が装置間で異なってしまうという問題が指摘さ
れている。すなわち、製造時の微小な位置決め誤差や経
時的な変化に起因して、両振動子ユニット間における中
心軸が平行移動したり、あるいは互いの向きが一致しな
かったりした場合、２つの整合体の接合面が斜めになっ
たり、わずかな部分が上下にはみ出たりする。よって、
その整合体同士を接合した場合と実際に被検体に整合体
を接触した場合とでは同じ圧力を加えても、整合体の厚
さに違いが出る可能性があり、ユニット間距離から整合
体の厚さを減算して被検体の厚さを求める際に、その被
検体の厚さについての誤差が増大し、その結果、その被
検体の厚さを利用して演算される音速の演算精度が低下
する可能性がある。
【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、精度の良い骨評価結果を得ら
れる超音波骨評価装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、精度の良い骨評価結果を得ら
れる超音波骨評価装置を提供することにある。
【０００９】また、本発明の目的は、被検体に所定圧力
で整合体を接触させたのとほぼ同じ状態で、２つの整合
体の厚さ（オフセット値）を高精度に計測することにあ
る。
で整合体を接触させたのとほぼ同じ状態で、２つの整合
体の厚さ（オフセット値）を高精度に計測することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波振動子とその前面に設けられた整
合体とを有し、対向配置された一対の振動子ユニット
と、前記一対の振動子ユニット間のユニット間距離を計
測する距離計測手段と、前記一対の振動子ユニット間の
超音波の伝搬時間を計測する時間計測手段と、前記一対
の振動子ユニットを互いに所定圧力で直接接触させた第
１状態における伝搬時間及びユニット間距離に基づい
て、前記整合体内での超音波の音速を演算する第１の手
段と、前記一対の振動子ユニットにより厚さが既知の基
準体を所定圧力で挟んだ第２状態におけるユニット間距
離を取得する第２の手段と、前記一対の振動子ユニット
により被検体を所定圧力で挟んだ第３状態における伝搬
時間及びユニット間距離、前記整合体内での超音波の音
速、並びに前記第２状態におけるユニット間距離に基づ
いて、被検体内での音速を演算する第３の手段と、を含
むことを特徴とする。
に、本発明は、超音波振動子とその前面に設けられた整
合体とを有し、対向配置された一対の振動子ユニット
と、前記一対の振動子ユニット間のユニット間距離を計
測する距離計測手段と、前記一対の振動子ユニット間の
超音波の伝搬時間を計測する時間計測手段と、前記一対
の振動子ユニットを互いに所定圧力で直接接触させた第
１状態における伝搬時間及びユニット間距離に基づい
て、前記整合体内での超音波の音速を演算する第１の手
段と、前記一対の振動子ユニットにより厚さが既知の基
準体を所定圧力で挟んだ第２状態におけるユニット間距
離を取得する第２の手段と、前記一対の振動子ユニット
により被検体を所定圧力で挟んだ第３状態における伝搬
時間及びユニット間距離、前記整合体内での超音波の音
速、並びに前記第２状態におけるユニット間距離に基づ
いて、被検体内での音速を演算する第３の手段と、を含
むことを特徴とする。
【００１１】上記構成によれば、第１状態において両振
動子ユニットが所定圧力下で直接接合され、その時の伝
搬時間及びユニット間距離が計測される。そして、その
ユニット間距離を伝搬時間で割ることにより、整合体中
の超音波の音速が演算される。ここで、２つの整合体の
厚さが例えば装置間で異なっていても、個々の状態で実
際に計測された伝搬時間及びユニット間距離から音速が
演算されるために、その音速には上記のような誤差は含
まれない。
動子ユニットが所定圧力下で直接接合され、その時の伝
搬時間及びユニット間距離が計測される。そして、その
ユニット間距離を伝搬時間で割ることにより、整合体中
の超音波の音速が演算される。ここで、２つの整合体の
厚さが例えば装置間で異なっていても、個々の状態で実
際に計測された伝搬時間及びユニット間距離から音速が
演算されるために、その音速には上記のような誤差は含
まれない。
【００１２】また、第２状態においては基準体を一対の
振動子ユニットにより所定圧力で挟んだ状態が形成さ
れ、その時のユニット間距離が計測される。柔軟な整合
体同士の直接接合ではその接合バランスの微妙な崩れが
指摘されていたが、基準体と各整合体とを所定圧力で接
触させることにより、被検体と各整合体とを所定圧力で
接触させた場合と同じような安定状態を形成できる。基
準体としては、少なくとも整合体よりも堅い材質で構成
されたものを使用するのが望ましく、例えば生体と同じ
ような物質で構成してもよい。あるいは、例えばアクリ
ル板などを利用しても良好な効果を得られる。いずれに
しても基準体の厚さは既知であることが必要であり、望
ましくは標準的な被検体の厚さと同じような厚さに設定
する。
振動子ユニットにより所定圧力で挟んだ状態が形成さ
れ、その時のユニット間距離が計測される。柔軟な整合
体同士の直接接合ではその接合バランスの微妙な崩れが
指摘されていたが、基準体と各整合体とを所定圧力で接
触させることにより、被検体と各整合体とを所定圧力で
接触させた場合と同じような安定状態を形成できる。基
準体としては、少なくとも整合体よりも堅い材質で構成
されたものを使用するのが望ましく、例えば生体と同じ
ような物質で構成してもよい。あるいは、例えばアクリ
ル板などを利用しても良好な効果を得られる。いずれに
しても基準体の厚さは既知であることが必要であり、望
ましくは標準的な被検体の厚さと同じような厚さに設定
する。
【００１３】第３状態では、一対の振動子ユニット間に
被検体を所定圧力で挟んだ状態が形成され、その状態で
超音波の送受波が行われる。またこの際、ユニット間距
離が計測される。そして、整合体中の音速、整合体の厚
さ、第３状態でのユニット間距離及び伝搬時間に基づい
て、被検体中の音速が演算される。ここで、特に整合体
も厚さが従来よりも高精度に計測されているため、それ
を利用して演算された被検体中の音速についての精度を
向上でき、またその計測結果の信頼性を高められる。
被検体を所定圧力で挟んだ状態が形成され、その状態で
超音波の送受波が行われる。またこの際、ユニット間距
離が計測される。そして、整合体中の音速、整合体の厚
さ、第３状態でのユニット間距離及び伝搬時間に基づい
て、被検体中の音速が演算される。ここで、特に整合体
も厚さが従来よりも高精度に計測されているため、それ
を利用して演算された被検体中の音速についての精度を
向上でき、またその計測結果の信頼性を高められる。
【００１４】本発明の好適な態様では、前記第２状態に
おけるユニット間距離から前記基準体の厚さを減算する
ことによりオフセット値を演算する手段と、前記第３状
態におけるユニット間距離から前記オフセット値を減算
することにより、被検体の厚さを演算する手段と、を含
むことを特徴とする。
おけるユニット間距離から前記基準体の厚さを減算する
ことによりオフセット値を演算する手段と、前記第３状
態におけるユニット間距離から前記オフセット値を減算
することにより、被検体の厚さを演算する手段と、を含
むことを特徴とする。
【００１５】本発明の好適な態様では、前記整合体は、
前記超音波振動子の前面側に設けられ、内部が空洞で弾
性変形可能な膜カバーと、前記膜カバー内部に充填され
た音響整合液体と、で構成される。
前記超音波振動子の前面側に設けられ、内部が空洞で弾
性変形可能な膜カバーと、前記膜カバー内部に充填され
た音響整合液体と、で構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１７】図１には、本発明に係る超音波骨評価装置
の全体構成がブロック図で示されている。この超音波骨
評価装置は、一対の振動子ユニット１０，１２を含む。
各振動子ユニット１０，１２は対向配置されており、か
つそのユニット間距離を自在に設定できるように配置さ
れている。すなわち、各振動子ユニット１０，１２はユ
ニット駆動機構１４によって駆動されており、そのユニ
ット駆動機構１４は駆動力を与えるハンドル１８及びそ
の駆動トルクの調整を行うトルクリミッタ１６を含むも
のである。ハンドル１８は、この実施形態において手動
によってその駆動力を与えるための手段であり、トルク
リミッタ１６はその振動子ユニット１０，１２によって
例えば被検体１００を挟みつつ押圧した場合のトルク値
が所定値に到達した時点でトルク伝達を断つ機能を有す
るものである。これは上述した特開平８−１７３４１９
号公報に記載された装置と同様の構成である。
の全体構成がブロック図で示されている。この超音波骨
評価装置は、一対の振動子ユニット１０，１２を含む。
各振動子ユニット１０，１２は対向配置されており、か
つそのユニット間距離を自在に設定できるように配置さ
れている。すなわち、各振動子ユニット１０，１２はユ
ニット駆動機構１４によって駆動されており、そのユニ
ット駆動機構１４は駆動力を与えるハンドル１８及びそ
の駆動トルクの調整を行うトルクリミッタ１６を含むも
のである。ハンドル１８は、この実施形態において手動
によってその駆動力を与えるための手段であり、トルク
リミッタ１６はその振動子ユニット１０，１２によって
例えば被検体１００を挟みつつ押圧した場合のトルク値
が所定値に到達した時点でトルク伝達を断つ機能を有す
るものである。これは上述した特開平８−１７３４１９
号公報に記載された装置と同様の構成である。
【００１８】図２には、各振動子ユニット１０，１２及
びユニット駆動機構１４の具体的な構成が示されてい
る。ちなみに、各振動子ユニット１０，１２は基本的に
同一の構成を有し、一方が送信ユニットとして機能し、
他方が受信ユニットとして機能する。各振動子ユニット
１０，１２は、超音波の送波または受波を行う超音波振
動子２０ａ，２０ｂを有する。その前面側（超音波送波
面又は超音波受波面）には整合体２２ａ，２２ｂが設け
られている。これは従来例同様に被検体などとの接触時
における音響的な整合を図るための部材である。各整合
体２２ａ，２２ｂはドーム状の薄い膜から成る膜カバー
２４ａ，２４ｂと、その膜カバー内に気密充填された音
響整合液体としての整合材２６ａ，２６ｂとで構成され
る。
びユニット駆動機構１４の具体的な構成が示されてい
る。ちなみに、各振動子ユニット１０，１２は基本的に
同一の構成を有し、一方が送信ユニットとして機能し、
他方が受信ユニットとして機能する。各振動子ユニット
１０，１２は、超音波の送波または受波を行う超音波振
動子２０ａ，２０ｂを有する。その前面側（超音波送波
面又は超音波受波面）には整合体２２ａ，２２ｂが設け
られている。これは従来例同様に被検体などとの接触時
における音響的な整合を図るための部材である。各整合
体２２ａ，２２ｂはドーム状の薄い膜から成る膜カバー
２４ａ，２４ｂと、その膜カバー内に気密充填された音
響整合液体としての整合材２６ａ，２６ｂとで構成され
る。
【００１９】振動子ユニット１０，１２はそれぞれアー
ム２８ａ，２８ｂによって支持されており、それらのア
ーム端にはネジ受け４２ａ，４２ｂが設けられている。
そして、それらのネジ受け４２ａ，４２ｂには１本の送
りネジ４０が挿通されている。送りネジ４０にはトルク
リミッタ１６を介して上述のようにハンドル１８が連結
されており、ハンドル１８の回転力はトルクリミッタ１
６を介して送りネジ４０に伝達される。ここで、送りネ
ジ４０には、中央部から右側及び左側にかけて互いに逆
方向を向く螺旋状の溝が形成されており、ハンドル１８
順方向に回すと各振動子ユニット１０，１２がそれぞれ
近接する方向へ運動し、一方、ハンドル１８を逆方向に
回すと、各振動子ユニット１０，１２がそれぞれ離れる
方向へ運動する。両振動子ユニット１０，１２の間に被
検体などを挿入して両振動子ユニット１０，１２でその
被検体などを挟み付けた場合、整合体２２ａ，２２ｂに
よる被検体などへの押圧力が所定値に到達すると、トル
クリミッタ１６が働き、ハンドル１８による回転力の送
りネジ４０への伝達が遮断される。これによって整合体
２２ａ，２２ｂによる押圧力は所定値に維持されること
になる。すなわち、そのように接触圧力が一定に管理さ
れた下で超音波の送受波や距離計測が行われる。
ム２８ａ，２８ｂによって支持されており、それらのア
ーム端にはネジ受け４２ａ，４２ｂが設けられている。
そして、それらのネジ受け４２ａ，４２ｂには１本の送
りネジ４０が挿通されている。送りネジ４０にはトルク
リミッタ１６を介して上述のようにハンドル１８が連結
されており、ハンドル１８の回転力はトルクリミッタ１
６を介して送りネジ４０に伝達される。ここで、送りネ
ジ４０には、中央部から右側及び左側にかけて互いに逆
方向を向く螺旋状の溝が形成されており、ハンドル１８
順方向に回すと各振動子ユニット１０，１２がそれぞれ
近接する方向へ運動し、一方、ハンドル１８を逆方向に
回すと、各振動子ユニット１０，１２がそれぞれ離れる
方向へ運動する。両振動子ユニット１０，１２の間に被
検体などを挿入して両振動子ユニット１０，１２でその
被検体などを挟み付けた場合、整合体２２ａ，２２ｂに
よる被検体などへの押圧力が所定値に到達すると、トル
クリミッタ１６が働き、ハンドル１８による回転力の送
りネジ４０への伝達が遮断される。これによって整合体
２２ａ，２２ｂによる押圧力は所定値に維持されること
になる。すなわち、そのように接触圧力が一定に管理さ
れた下で超音波の送受波や距離計測が行われる。
【００２０】この実施形態の装置では、レーザ変位計３
４が設けられている。このレーザ変位計３４は、レーザ
送受波器３０と反射板３２とで構成され、レーザ送受波
器３０からレーザ光が発生されるとそのレーザ光が反射
板３２にて反射し、その反射レーザ光がレーザ送受波器
３０にて受波される。これによって、それら両者間の距
離が計測されることになる。ここで、レーザ送受波器３
０の出射端は振動子ユニット１０における超音波振動子
２０ａの送受波面と同一の位置に設けられており、一
方、反射板３２の反射面も振動子ユニット１２における
超音波振動子２０ｂの送受波面と同じ位置に設けられて
いる。したがって、レーザ変位計３４によって超音波振
動子間の距離を高精度に測定することが可能である。も
ちろん、振動子ユニット間距離すなわち超音波振動子間
の距離の計測に当たっては、図に示したレーザを用いる
ものの他各種の計測装置を利用可能である。また、図に
示す実施形態ではハンドル１８を利用した手動力伝達機
構が採用されていたが、それに代えてモータなどの駆動
手段などを設けてもよい。
４が設けられている。このレーザ変位計３４は、レーザ
送受波器３０と反射板３２とで構成され、レーザ送受波
器３０からレーザ光が発生されるとそのレーザ光が反射
板３２にて反射し、その反射レーザ光がレーザ送受波器
３０にて受波される。これによって、それら両者間の距
離が計測されることになる。ここで、レーザ送受波器３
０の出射端は振動子ユニット１０における超音波振動子
２０ａの送受波面と同一の位置に設けられており、一
方、反射板３２の反射面も振動子ユニット１２における
超音波振動子２０ｂの送受波面と同じ位置に設けられて
いる。したがって、レーザ変位計３４によって超音波振
動子間の距離を高精度に測定することが可能である。も
ちろん、振動子ユニット間距離すなわち超音波振動子間
の距離の計測に当たっては、図に示したレーザを用いる
ものの他各種の計測装置を利用可能である。また、図に
示す実施形態ではハンドル１８を利用した手動力伝達機
構が採用されていたが、それに代えてモータなどの駆動
手段などを設けてもよい。
【００２１】図１に戻って、制御部５６は、本装置の全
体制御を行っており、制御部５６から送信部５０に向け
て送信トリガ信号が出力される。これに対応して送信部
５０から送信信号が振動子ユニット１０に供給される。
この送信信号を受けた振動子ユニット１０では、超音波
振動子から超音波が放射され、被検体１００などを通過
した後に反対側の振動子ユニット１２にて受波される。
そして、振動子ユニット１２から出力された受信信号は
受信部５２において増幅などの処理が行われた後に、時
間計測部５４に入力される。時間計測部５４では、送信
トリガ信号の発生から受信信号の到来までの時間を計測
しており、これによって両振動子ユニット１０及び１２
間における超音波伝搬時間が計測される。具体的には、
装置内における機械的及び電気的な遅延時間が存在して
いるため、時間計測部５４ではそのような遅延時間を除
いた時間として正味の超音波伝搬時間が計測されてい
る。例えば、そのような遅延時間は整合体を除いて超音
波振動子のみを互いに直接接合させた状態で送受波を行
い、そのときの超音波伝搬時間を計測することによって
特定することができる。後述する計算式における超音波
伝搬時間はそのような遅延時間が除去されたものであ
る。演算部５８は、被検体中の音速を求めるための各種
の演算を行う手段であり、表示器６０にはその演算結果
が表示される。
体制御を行っており、制御部５６から送信部５０に向け
て送信トリガ信号が出力される。これに対応して送信部
５０から送信信号が振動子ユニット１０に供給される。
この送信信号を受けた振動子ユニット１０では、超音波
振動子から超音波が放射され、被検体１００などを通過
した後に反対側の振動子ユニット１２にて受波される。
そして、振動子ユニット１２から出力された受信信号は
受信部５２において増幅などの処理が行われた後に、時
間計測部５４に入力される。時間計測部５４では、送信
トリガ信号の発生から受信信号の到来までの時間を計測
しており、これによって両振動子ユニット１０及び１２
間における超音波伝搬時間が計測される。具体的には、
装置内における機械的及び電気的な遅延時間が存在して
いるため、時間計測部５４ではそのような遅延時間を除
いた時間として正味の超音波伝搬時間が計測されてい
る。例えば、そのような遅延時間は整合体を除いて超音
波振動子のみを互いに直接接合させた状態で送受波を行
い、そのときの超音波伝搬時間を計測することによって
特定することができる。後述する計算式における超音波
伝搬時間はそのような遅延時間が除去されたものであ
る。演算部５８は、被検体中の音速を求めるための各種
の演算を行う手段であり、表示器６０にはその演算結果
が表示される。
【００２２】次に、図３〜図５を参照しながら本発明に
係る音速計測方法について詳述する。図３にはその音速
計測方法における各工程がフローチャートとして示され
ている。
係る音速計測方法について詳述する。図３にはその音速
計測方法における各工程がフローチャートとして示され
ている。
【００２３】まず、Ｓ１０１では、両振動子ユニット１
０，１２間に何も存在させない状態でそれらの振動子ユ
ニットを直接接合させる。ここで、接合時の圧力は上述
したようにトルクリミッタ１６によって制御され、すな
わち一定の接合圧力が得られた段階で両振動子ユニット
１０，１２の運動が停止する。図４にはその状態が示さ
れており、整合体２２ａ，２２ｂが互いに押圧し合って
つぶれた状態になっている。この図４に示す状態で、図
３にＳ１０２で示すように超音波の送受波が行われ、そ
の際の超音波伝搬時間ｔa が計測される。また、それと
同時にＳ１０３において両振動子ユニット間の距離Ｌa
がレーザ変位計３４を利用して計測される。
０，１２間に何も存在させない状態でそれらの振動子ユ
ニットを直接接合させる。ここで、接合時の圧力は上述
したようにトルクリミッタ１６によって制御され、すな
わち一定の接合圧力が得られた段階で両振動子ユニット
１０，１２の運動が停止する。図４にはその状態が示さ
れており、整合体２２ａ，２２ｂが互いに押圧し合って
つぶれた状態になっている。この図４に示す状態で、図
３にＳ１０２で示すように超音波の送受波が行われ、そ
の際の超音波伝搬時間ｔa が計測される。また、それと
同時にＳ１０３において両振動子ユニット間の距離Ｌa
がレーザ変位計３４を利用して計測される。
【００２４】Ｓ１０４では、以上のように求められた超
音波伝搬時間ｔa 及びユニット間距離Ｌa から整合体内
部における超音波の音速Ｖ0 が演算される。具体的には
Ｖ0＝Ｌa ／ｔa が演算される。
音波伝搬時間ｔa 及びユニット間距離Ｌa から整合体内
部における超音波の音速Ｖ0 が演算される。具体的には
Ｖ0＝Ｌa ／ｔa が演算される。
【００２５】すなわち、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の第１の準
備工程では、整合体内部における超音波の音速Ｖ0 が演
算され、その音速Ｖ0 は後の被検体内部における超音波
の音速演算に当たって利用されることになる。
備工程では、整合体内部における超音波の音速Ｖ0 が演
算され、その音速Ｖ0 は後の被検体内部における超音波
の音速演算に当たって利用されることになる。
【００２６】Ｓ１０５では、図５に示すように一対の振
動子ユニット１０，１２間に基準体１０２が挿入され、
一対の振動子ユニット１０，１２によってその基準体１
０２が所定圧力で挟まれる。そして、Ｓ１０６では、図
５に示す状態においてユニット間距離Ｌb が計測され
る。すなわち、Ｓ１０５及びＳ１０６は第２の準備工程
として存在しており、この工程により所定圧力下におけ
る整合体２２ａ，２２ｂのつぶれ量が特定されることに
なる。具体的には、そのつぶれ量は計測されたユニット
間距離Ｌb から基準体１０２の厚さＤを減算することに
よって容易に特定できる。
動子ユニット１０，１２間に基準体１０２が挿入され、
一対の振動子ユニット１０，１２によってその基準体１
０２が所定圧力で挟まれる。そして、Ｓ１０６では、図
５に示す状態においてユニット間距離Ｌb が計測され
る。すなわち、Ｓ１０５及びＳ１０６は第２の準備工程
として存在しており、この工程により所定圧力下におけ
る整合体２２ａ，２２ｂのつぶれ量が特定されることに
なる。具体的には、そのつぶれ量は計測されたユニット
間距離Ｌb から基準体１０２の厚さＤを減算することに
よって容易に特定できる。
【００２７】次のＳ１０７〜Ｓ１１０の工程は実計測工
程に相当するものである。Ｓ１０７では、基準体１０２
に代えて被検体が一対の振動子ユニット１０，１２間に
挿入され、その被検体がそれらの振動子ユニット１０，
１２によって所定圧力で挟まれる。そして、Ｓ１０８で
はその状態で超音波が送受波され、その際の超音波伝搬
時間ｔc が計測される。また、Ｓ１０９ではその際のユ
ニット間距離Ｌc が計測される。
程に相当するものである。Ｓ１０７では、基準体１０２
に代えて被検体が一対の振動子ユニット１０，１２間に
挿入され、その被検体がそれらの振動子ユニット１０，
１２によって所定圧力で挟まれる。そして、Ｓ１０８で
はその状態で超音波が送受波され、その際の超音波伝搬
時間ｔc が計測される。また、Ｓ１０９ではその際のユ
ニット間距離Ｌc が計測される。
【００２８】Ｓ１１０では上記のように求められた各種
の計測値に基づき被検体内における超音波の音速Ｖが演
算される。具体的には、被検体の厚さをその被検体中の
超音波の伝搬時間で割ることによってその音速時間Ｖが
求められており、次の計算式が実行される。
の計測値に基づき被検体内における超音波の音速Ｖが演
算される。具体的には、被検体の厚さをその被検体中の
超音波の伝搬時間で割ることによってその音速時間Ｖが
求められており、次の計算式が実行される。
【００２９】 ｔ＝ｔc −（Ｌb −６０）／Ｖ0 ・・・・・（１） Ｖ＝｛ Ｌc −（Ｌb −６０）｝／ｔ ・・・・・（２） 上記のｔは被検体中における超音波の伝搬時間を示すも
のであり、その式における音速Ｖ0 は整合体中の音速で
ある。また６０は基準体１０２の厚さＤに相当するもの
であり、この実施形態では６０ｍｍの厚さをもった基準
体１０２が用いられている。ちなみに、上述した装置固
有の遅延時間は時間計測部５４によってあらかじめ除か
れており、各計算式には現れていない。
のであり、その式における音速Ｖ0 は整合体中の音速で
ある。また６０は基準体１０２の厚さＤに相当するもの
であり、この実施形態では６０ｍｍの厚さをもった基準
体１０２が用いられている。ちなみに、上述した装置固
有の遅延時間は時間計測部５４によってあらかじめ除か
れており、各計算式には現れていない。
【００３０】以上のようにＳ１１０では、被検体の音速
Ｖが演算されており、その音速ＶはＳ１１１において図
１に示す表示器６０に表示される。図１に示した演算部
５８は上述した各計算式を実行する手段であり、例えば
コンピュータなどにより構成されるものである。
Ｖが演算されており、その音速ＶはＳ１１１において図
１に示す表示器６０に表示される。図１に示した演算部
５８は上述した各計算式を実行する手段であり、例えば
コンピュータなどにより構成されるものである。
【００３１】なお、例えば整合体の温度を検出する温度
センサを設け、検出された温度を考慮しつつ整合体中の
音速を演算してもよい。また、上記の計算式では振動子
ユニット同士を接合させた時の整合のつぶれ量と基準体
１０２を間に挟んだ状態での整合体のつぶれ量との差Δ
Ｌについては計算されていなかったが、もちろんそのよ
うな計算を行ってそのつぶれ量の補正値ΔＬを求め、そ
のΔＬを利用つつ上記の各計算を行ってもよい。
センサを設け、検出された温度を考慮しつつ整合体中の
音速を演算してもよい。また、上記の計算式では振動子
ユニット同士を接合させた時の整合のつぶれ量と基準体
１０２を間に挟んだ状態での整合体のつぶれ量との差Δ
Ｌについては計算されていなかったが、もちろんそのよ
うな計算を行ってそのつぶれ量の補正値ΔＬを求め、そ
のΔＬを利用つつ上記の各計算を行ってもよい。
【００３２】上記の基準体としては例えばアクリル板が
用いられ、そのアクリル板は例えば人為的に両振動子ユ
ニット間に挿入される。もちろん基準体を自動的に挿入
する機構を設けてもよい。
用いられ、そのアクリル板は例えば人為的に両振動子ユ
ニット間に挿入される。もちろん基準体を自動的に挿入
する機構を設けてもよい。
【００３３】図３に示したＳ１０１〜Ｓ１０４の工程及
びＳ１０５〜Ｓ１０６の工程は例えば装置の出荷時のみ
に行ってもよく、あるいは毎日の装置の立ち上げ時や各
測定ごとに行ってもよい。
びＳ１０５〜Ｓ１０６の工程は例えば装置の出荷時のみ
に行ってもよく、あるいは毎日の装置の立ち上げ時や各
測定ごとに行ってもよい。
【００３４】本実施形態では、以上のように計測された
被検体の音速Ｖが骨評価値として利用されているが、も
ちろんその音速Ｖに他の計測値を反映させた値として骨
評価値を求めてもよい。いずれにしても、上記の手法に
よればその被検体の音速Ｖを精度良く求めることができ
る。
被検体の音速Ｖが骨評価値として利用されているが、も
ちろんその音速Ｖに他の計測値を反映させた値として骨
評価値を求めてもよい。いずれにしても、上記の手法に
よればその被検体の音速Ｖを精度良く求めることができ
る。
【００３５】上記の実施形態では基準体を利用して被検
体を挟んだ状態と同じような状態で整合体のつぶれ量を
計測できるので、従来のように柔らかい整合体同士を接
合してその整合体のつぶれ量を計測する場合に比べてよ
り高精度の計測を行えるという利点がある。よって、最
終的に得られる音速の誤差を極力低減できるという利点
がある。
体を挟んだ状態と同じような状態で整合体のつぶれ量を
計測できるので、従来のように柔らかい整合体同士を接
合してその整合体のつぶれ量を計測する場合に比べてよ
り高精度の計測を行えるという利点がある。よって、最
終的に得られる音速の誤差を極力低減できるという利点
がある。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検体に所定圧力で整合体を接触させたのとほぼ同じ状
態で２つの整合体の厚さ（オフセット値）を高精度に計
測することができ、これによって、精度の良い骨評価結
果を得ることが可能である。
被検体に所定圧力で整合体を接触させたのとほぼ同じ状
態で２つの整合体の厚さ（オフセット値）を高精度に計
測することができ、これによって、精度の良い骨評価結
果を得ることが可能である。
【図１】 本発明に係る骨評価装置の全体構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 各振動子ユニットの具体的な構成を示す図で
ある。
ある。
【図３】 本発明に係る音速計測方法を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４】 両振動子ユニットを直接接合させた状態を示
す図である。
す図である。
【図５】 両振動子ユニット間に基準体を挿入した状態
を示す図である。
を示す図である。
１０，１２ 振動子ユニット、１４ ユニット駆動機
構、２０ａ，２０ｂ 超音波振動子、２２ａ，２２ｂ
整合体、２４ａ，２４ｂ 膜カバー、２６ａ，２６ｂ
音響整合液体、５４ 時間計測部、５８ 演算部。
構、２０ａ，２０ｂ 超音波振動子、２２ａ，２２ｂ
整合体、２４ａ，２４ｂ 膜カバー、２６ａ，２６ｂ
音響整合液体、５４ 時間計測部、５８ 演算部。
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波振動子とその前面に設けられた整
合体とを有し、対向配置された一対の振動子ユニット
と、 前記一対の振動子ユニット間のユニット間距離を計測す
る距離計測手段と、 前記一対の振動子ユニット間の超音波の伝搬時間を計測
する時間計測手段と、 前記一対の振動子ユニットを互いに所定圧力で直接接触
させた第１状態における伝搬時間及びユニット間距離に
基づいて、前記整合体内での超音波の音速を演算する第
１の手段と、 前記一対の振動子ユニットにより厚さが既知の基準体を
所定圧力で挟んだ第２状態におけるユニット間距離を取
得する第２の手段と、 前記一対の振動子ユニットにより被検体を所定圧力で挟
んだ第３状態における伝搬時間及びユニット間距離、前
記整合体内での超音波の音速、並びに前記第２状態にお
けるユニット間距離に基づいて、被検体内での音速を演
算する第３の手段と、 を含むことを特徴とする超音波骨評価装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記第２状態におけるユニット間距離から前記基準体の
厚さを減算することによりオフセット値を演算する手段
と、 前記第３状態におけるユニット間距離から前記オフセッ
ト値を減算することにより、被検体の厚さを演算する手
段と、 を含むことを特徴とする超音波骨評価装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記整合体は、 前記超音波振動子の前面側に設けられ、内部が空洞で弾
性変形可能な膜カバーと、 前記膜カバー内部に充填された音響整合液体と、 で構成されることを特徴とする超音波骨評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08296883A JP3119825B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 超音波骨評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08296883A JP3119825B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 超音波骨評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10137239A true JPH10137239A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3119825B2 JP3119825B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17839409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08296883A Expired - Fee Related JP3119825B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 超音波骨評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119825B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678049B2 (en) | 2001-07-24 | 2010-03-16 | Beam-Med Ltd. | Bone age assessment using ultrasound |
| WO2015178246A1 (ja) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波骨評価装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08173419A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-09 | Aloka Co Ltd | 組織内音速測定方法 |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP08296883A patent/JP3119825B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08173419A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-09 | Aloka Co Ltd | 組織内音速測定方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678049B2 (en) | 2001-07-24 | 2010-03-16 | Beam-Med Ltd. | Bone age assessment using ultrasound |
| WO2015178246A1 (ja) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波骨評価装置 |
| JP2015221094A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波骨評価装置 |
| CN106456127A (zh) * | 2014-05-22 | 2017-02-22 | 株式会社日立制作所 | 超声波骨评估装置 |
| CN106456127B (zh) * | 2014-05-22 | 2019-06-28 | 株式会社日立制作所 | 超声波骨评估装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3119825B2 (ja) | 2000-12-25 |
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